银、铜纳米簇的合成及其在生化分析中的应用研究

【摘要】金属纳米簇(MNCs)由数个到数十个金属原子组成,由于其独特的物理、光学和电学性质,受到了广泛的关注。在这些MNCs中,DNA稳定的银纳米簇(DNA-AgNCs)由于具有生物毒性低,合成方法简单,发射波长可调,量子产率较高以及耐光漂白性好等优点引起了人们极大的兴趣。与金纳米簇(AuNCs)和银纳米簇(AgNCs)目比,铜纳米簇(CuNCs)不仅具有类似的光化学性质,且价格低廉,导电性好,被认为是一种更有潜力的纳米材料,有望在传感以及催化等领域发挥巨大作用。基于AgNCs和CuNCs的上述优点,本文探索了其合成方法及其在生化分析中的应用,具体内容包括以下三个方面：1.利用靶向性的DNA-AgNCs以及多壁碳纳米管(MWCNTs)之间的荧光共振能量转移(FRET),建立了一种免标记、低背景信号检测呼吸道合胞病毒(RSV)基因片段的新方法。合成DNA-AgNCs的DNA序列由两部分组成,一部分富含C碱基,通过化学还原法可以合成具有较高量子产率的DNA-AgNCs,另一部分为探针片段(5’-AAAAATGGGGCAAATA-3’),能够特异性地与RSV的基因片段互补配对。研究发现,靶物DNA与DNA-AgNCs杂交后形成双链结构能够恢复并增强DNA-AgNCs荧光,其荧光强度与靶物DNA浓度呈良好的线性关系。由于本体系中引入了MWCNTs,DNA-AgNCs荧光被大幅度猝灭(猝灭效率达到了85.8%),从而降低反应体系的荧光背景,提高信噪比。因此,通过将DNA-AgNCs与MWCNTS二者结合,实现了免标记、高选择性地定量RSV的基因片段。该法的线性范围为31.25nM-2.00μM,检测限为24.00nM。2.建立了一步合成pH敏感的水溶性荧光CuNCs的新方法,不需要使用额外的保护剂及还原剂。该合成方法简单,只需将胰蛋白酶(trypsin)与CuCl2二者的混合溶液回流12h即可得到trypsin稳定的CuNCs.研究表明所合成的CuNCs具有抗氧化、抗光漂白和耐高温的优异性质。利用CuNCs在酸性介质中分散导致荧光增强,而在碱性介质中聚集导致荧光猝灭的原理,将其用于可逆的pH传感。其中,CuNCs在455nrn处的荧光强度与pH在2.02-12.14的范围内呈现良好的线性关系。线性回归方程为：F=-197.0pH+2741.1,相关系数r为0.994。3.基于trypsin稳定的CuNCs荧光增强建立了选择性定量焦磷酸(PPi)的分析方法。实验发现PPi能够使CuNCs更加分散,从而增强CuNCs荧光。在优化条件下,CuNCs在455nm处的荧光强度与PPi浓度的对数呈良好的线性关系,线性范围为78μM-20mM,检测限(3σ)为101nM,线性回归方程为：F=752.7logc+1142.1。该方法实现了简单、快速、低成本定量PPi。综上,在本研究中我们成功将DNA-AgNCs和MWCNTs二者结合实现了病毒基因的灵敏检测。紧接着建立了一步合成荧光CuNCs的新方法,解决了CuNCs合成困难的难题。该论文的创新之处体现在利用DNA-AgNCs和MWCNTs建立了检测基因的普适性方法；此外,扩展了CuNCs的应用范围并加深了对其理论研究。
【作者】王薇；
【导师】黄承志；
【作者基本信息】西南大学，药物分析，2014，硕士
【关键词】银纳米簇；铜纳米簇；呼吸道合胞病毒；pH传感；焦磷酸；

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